宇宙是“人为制造(zào)”的？为何(hé)会存在科学无法(fǎ)解释的(de)“暗(àn)物质”？暗物质又(yòu)究(jiū)竟是什么？人类为了寻找暗物(wù)质存在的(de)证据，科(kē)学(xué)家们在过去的几十年当中进行(xíng)了超过(guò)50次的(de)长期实验，但是却没有发现任何的(de)有(yǒu)网络语言牛马是什么意思，什么牛马是什么意思网络语言效证据(jù)。除了一个地方(fāng)，在1687年出版(bǎn)的自然哲(zhé)学数(shù)学原理一书(shū)中，埃(āi)萨克牛顿发表了万有引力定(dìng)律，它揭示了宇宙(zhòu)中天(tiān)体运动的规律。往后的几(jǐ)百(bǎi)年来，当天文学(xué)家们发现某些(xiē)天体运(yùn)行轨(guǐ)道出(chū)现异常(cháng)，不符合万有引力定律的(de)时候，他们就会知道(dào)，周围(wéi)一(yī)定有未知的(de)天体通过(guò)引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行(xíng)轨(guǐ)道的异常，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星(xīng)的(de)发现都是应用万有引力定(dìng)律(lǜ)所取得重大天文(wén)成就的例子。但是(shì)这(zhè)些(xiē)发现都是在恒星系统(tǒng)的尺度当中，可(kě)当(dāng)我们(men)上(shàng)升(shēng)到(dào)星(xīng)系或者是星团的尺(chǐ)度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨(cí)兹威基正在研究(jiū)和测量后发星系(xì)团(tuán)的质量。这是(shì)一个由数千个星系所组成的巨大星(xīng)系团，这些星系被引力束缚在一起。测量星系团的(de)质量一般会使用到两种方(fāng)法，当两种方(fāng)法结果一致，就可(kě)以(yǐ)确定其质量的(de)范(fàn)围。

第一(yī)种是获得其"光(guāng)度(dù)学的质(zhì)量"，需要的数据是测量各个(gè)星系的(de)光度(dù)。

第(dì)二种是动(dòng)力学质量的计算，是利用光(guāng)谱红(hóng)移测量星(xīng)系团中的各(gè)个星系相对于星(xīng)系团的运动速度。当(dāng)测量(liàng)结果出来之后，兹(zī)威基彻底懵(měng)了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度(dù)学质量”的400倍。这意(yì)味着，后(hòu)发座星系团(tuán)有99%的质量(liàng)消失(shī)了，或者说这99%的质量并不以(yǐ)可见光的形式(shì)所存在，我们无法看到。最(zuì)诡异(yì)的是，在测量速度的过程中，兹威基发(fā)现星系团中很多星系的速度比理论上要快得多，按照牛顿的(de)运(yùn)动(dòng)学定(dìng)律(lǜ)，仅靠(kào)这些(xiē)可见星系的质量所(suǒ)产生的引力是无法(fǎ)将(jiāng)它们束缚在星系团内(nèi)的，它们(men)早就应该被抛出星系团之(zhī)外了(le)，除非有一种神(shén)秘的(de)力(lì)量在起作(zuò)用，这种(zhǒng)力(lì)量来源于某种隐形的(de)物质。

据此，兹维基提出了(le)这样部分不可见的(de)暗(àn)质，它不发(fā)散光、吸光、反射光，但(dàn)是它们(men)却占据(jù)着宇宙中绝大部分的质量(liàng)。只是当时的(de)人们(men)对这样(yàng)的一种说(shuō)法不(bù)屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个(gè)词(cí)才再(zài)一次(cì)出现。天(tiān)文学家维拉(lā)鲁(lǔ)宾和(hé)肯特(tè)福特在观测(cè)仙女座星(xīng)系中的恒星运动(dòng)。理论上(shàng)来说(shuō)，距离中心越远的恒星在(zài)其轨道上的运行(xíng)速度就会越慢。但是他们(men)观(guān)测(cè)的结果(guǒ)却(què)让(ràng)人(rén)感到(dào)不可思议。

随着与(yǔ)中心距离的(de)增加，恒星(xīng)的旋转速度几乎(hū)保持不变。可是根据牛顿的万有(yǒu)引力定(dìng)律，在星系当(dāng)中如(rú)果没有足够大的质量来(lái)吸引它们，这(zhè)些外围的恒星(xīng)早就被甩到宇宙当中了。基于(yú)这种现象，科(kē)学家们(men)会使用(yòng)一种相对标准(zhǔn)的(de)方法来解释暗物质的存在，这(zhè)种方(fāng)法(fǎ)就是测(cè)量星系当中气体在X轴上(shàng)距离星系中(zhōng)心的距(jù)离，以及在(zài)Y轴上气(qì)体的(de)旋转速度。如果出(chū)现异(yì)常的结(jié)果，就认为是由暗物(wù)质的(de)力量进入其(qí)中。

于是科学家们通过射(shè)电(diàn)望远镜测量(liàng)了距离星(xīng)系中(zhōng)心更(gèng)远距(jù)离的氢(qīng)元素，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并不符合(hé)牛顿的力学定律。我们的太阳系(xì)也不例外，太(tài)阳(yáng)系(xì)位于银河系的第三(sān)悬臂之上(shàng)，距离银河系中心(xīn)2.6万光年，根据(jù)万(wàn)有引力定律进行(xíng)计(jì)算，太阳系的运行速度应(yīng)该是160千米/秒(miǎo)，但实(shí)际上，太(tài)阳系正在(zài)以(yǐ)220千米/秒的速度围绕(rào)银(yín)河系(xì)旋转(zhuǎn)，这个实际速度远远大于理论速(sù)度，那么(me)产生(shēng)以(yǐ)上(shàng)这种向(xiàng)心加速度(dù)的原因很可(kě)能就是存(cún)在着(zhe)一种我们看不到的物质，是(shì)这些暗物质的引力效应将星系聚集在了(le)一起。

也是从这时开始(shǐ)，越来越多的研究(jiū)人(rén)员开始相信暗物(wù)质(zhì)的存在(zài)。科学(xué)家根据星系外(wài)恒星轨道的(de)速度，估算在星系当(dāng)中暗物质的质(zhì)量占整个星系质(zhì)量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是(shì)唯一可以解释(shì)这个现象的原(yuán)因。在(zài)一项新的研究当中，科学家(jiā)们(men)发现，几乎没(méi)有(yǒu)引(yǐn)力(lì)效(xiào)应的遥远恒星之间(jiān)，也会出现速度上的微(wēi)小差异(yì)。另外，天(tiān)文学家还发现了一个反(fǎn)常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系(xì)距离地球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银(yín)河系不多，但(dàn)是星系当中(zhōng)存(cún)在的恒(héng)星(xīng)数(shù)量却只有银(yín)河系(xì)的(de)千分之(zhī)一。

所以(yǐ)在理论上，该(gāi)星(xīng)系(xì)必须(xū)存在暗物(wù)质(zhì)，否则就(jiù)会分崩离析。但是(shì)科学家(jiā)们使用最(zuì)先进的望远镜对其进行了40个小时的(de)详细(xì)测量之(zhī)后，发现星(xīng)系中(zhōng)的恒星运动是可以用正(zhèng)常的物(wù)质和力学定律(lǜ)来解释的。那(nà)么(me)又有人提出，也许该星系(xì)的(de)暗物质，已经被附(fù)近的另一个大星系(xì)剥离(lí)了。奇(qí)怪的是(shì)，它的附近没有(yǒu)任何星系存在。造(zào)成(chéng)这(zhè)些(xiē)现象(xiàng)的除了暗物(wù)质的假(jiǎ)说(shuō)之外，另一种可(kě)能(néng)就是人类对(duì)引力(lì)的(de)理(lǐ)解还不(bù)够(gòu)全面，引力很可能在不同(tóng)尺度空间中(zhōng)的工作方式(shì)是不同(tóng)的(de)，这意味着(zhe)在行(xíng)星系尺度(dù)中的(de)天体会沿着它们(men)的轨道(dào)，按(àn)照我们所理解的(de)方式运动(dòng)。但是上升到星系和(hé)星(xīng)团的尺度，引力之间(jiān)的相(xiāng)互(hù)作用则是不同的方式。对于在星系团之间(jiān)的相互作用(yòng)，科学家还(hái)引入了外部场(chǎng)效应的概念，指的是(shì)在数百万光年的规(guī)模上，巨大的(de)质量之间会产生对(duì)彼此特殊(shū)的效果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德(dé)理论(lùn)。如果MOND蒙(méng)德(dé)理论成立，这(zhè)意味着我们需要(yào)对现(xiàn)在(zài)的(de)物理定(dìng)律进行修正，这些发现(xiàn)也让很多人(rén)认为暗物质假说理论(lùn)就此终结。但是在(zài)宇(yǔ)宙当中还有关于(yú)暗物(wù)质存在的(de)其(qí)他的(de)理论证(zhèng)据(jù)，这些理(lǐ)论证(zhèng)据是蒙德理论(lùn)所没法解释的(de)“引力(lì)透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的子(zi)弹(dàn)星系(xì)团，由两个碰撞的星系团所(suǒ)组成，类似这样的星团，它们大部分的普通质量都在星(xīng)系的(de)气体当中(zhōng)。当星团以1000万公里/小时(shí)发生(shēng)碰撞的时候，星际气体的相互作用就会导致温(wēn)度(dù)的急(jí)剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以(yǐ)在(zài)理论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团大部分的质量将(jiāng)位(wèi)于所有这些(xiē)气体所在的(de)中(zhōng)间区域。那么我们通过(guò)什么来验证它的质量(liàng)区域到底(dǐ)是不是集(jí)中在中(zhōng)间呢？前(qián)不久，詹姆(mǔ)斯(sī)韦伯太(tài)空望远(yuǎn)镜(jìng)传回了宇宙当中第一张(zhāng)全彩(cǎi)的(de)高清照片，在照片中我们可以明显(xiǎn)地看到(dào)很(hěn)多星系似乎被(bèi)拉伸产生了巨(jù)大的形变。其实这些星系本身并(bìng)不是真的被扭曲了(le)，也不是(shì)韦伯望远(yuǎn)镜(jìng)出了什(shén)么问题，而(ér)是这样极遥(yáo)远的天体(tǐ)和(hé)我(wǒ)们地球(qiú)上的观测者之(zhī)间。被一(yī)个质量超(chāo)级巨大的天体遮挡，这个超大质量(liàng)的东西的引力(lì)，会使身后(hòu)更遥远星系的光(guāng)都(dōu)发生了扭曲。这个现(xiàn)象就是引力透镜效应。这(zhè)个巨大的天体可(kě)能(néng)是超大质量的(de)黑(hēi)洞或者是暗(àn)物质。

所(suǒ)以当(dāng)人们对子弹星系团观(guān)测的时候(hòu)，发现(xiàn)它的(de)大质(zhì)量区域并不是(shì)在中间，而(ér)是(shì)在两侧(cè)。所(suǒ)以(yǐ)最好的解释方法(fǎ)就(jiù)是(shì)当星(xīng)团发生(shēng)全(quán)部的碰(pèng)撞时(shí)，可被观测到的质量气(qì)体被卡在了中间，暗物质则直(zhí)接(jiē)通过了这个区域(yù)，并在两边形成了引(yǐn)力透镜。对(duì)子弹星系团(tuán)的(de)引力透镜研究也被认为是暗物质存在的迄今为(wèi)止最好的理(lǐ)论证据。

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除此之(zhī)外，还有来自宇宙当(dāng)中最古老的(de)光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光(guāng)终于可以畅(chàng)通无阻(zǔ)地穿越(yuè)在宇宙当中了。经过了(le)130多亿年(nián)之后(hòu)，这(zhè)些光在(zài)宇(yǔ)宙空间背景上留下了各相同性的微波辐(fú)射。其中红色的部分表示温(wēn)度较高的区域，蓝色则表(biǎo)示相对较冷的(de)区域，但实际上它(tā)们之间的温(wēn)差只有(yǒu)万分(fēn)之一。

科学家们(men)通过对前景背景分离后(hòu)的(de)二值图像进行连通域提取(qǔ)和标记之后发现，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物质，图形看起来不(bù)应该是这样(yàng)的，而随(suí)着暗物(wù)质的增加，一些(xiē)峰值的(de)幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇(yǔ)宙微波背景辐(fú)射的测量值，我们需要的(de)暗物质(zhì)大约(yuē)是普通物质的5倍。这个数字与解释(shì)星系当中恒星运动所需(xū)要的(de)暗物质比例是(shì)一致的。这就意味着(zhe)。

用了一个简(jiǎn)单的理论框(kuāng)架，就很好地解释了很多不同的观测结(jié)果(guǒ)。而暗物质的本质就是宇宙当(dāng)中存在(zài)着某种类型的粒子，它们不(bù)参与任何其他(tā)的电磁作(zuò)用，只通过引力来相(xiāng)互作(zuò)用。所以如果(guǒ)能够(gòu)找到这种粒子的存在，就相当于(yú)找到了暗物质存在的(de)实(shí)际证据。这种粒子(zi)到底是(shì)什(shén)么？科学(xué)家(jiā)们已经提(tí)出了数十种的假想目标，而要寻找这些不(bù)同的目标(biāo)粒(lì)子所需(xū)要的实验方式也不(bù)相(xiāng)同。在过去的(de)几十(shí)年(nián)当(dāng)中，人类为(wèi)了寻找这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会与(yǔ)常规物质相互作用的“暗物(wù)质”，科学家们(men)已经(jīng)进行了超过50次的实验，却没有任何实质性的发现，除了一个(gè)地方，意大利的格兰萨(sà)索山(shān)，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉(mài)。

在山(shān)下1400米处的地(dì)下(xià)矿井当中，藏着地球(qiú)上最大的地(dì)学实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼(lóu)高(gāo)的(de)探测器，一(yī)直致力(lì)于(yú)寻找暗物质粒子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科学家声称(chēng)观测到了某种信(xìn)号。经过了20多年的数(shù)据收(shōu)集，人(rén)们发现(xiàn)了一个有趣(qù)的(de)事情。探测(cè)率会在(zài)每年的6月份(fèn)达到峰值，然后在11月降到(dào)最(zuì)低，而且在20年(nián)当中每年都是一样(yàng)。一些(xiē)科(kē)学家认为这可能(néng)是人(rén)类发(fā)现(xiàn)暗物质的第(dì)一个直接证据。

但是(shì)为什么暗物质会产生周期性的(de)年度信号呢？刚才(cái)我们(men)讲了太阳系(xì)正在(zài)以220公里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕着(zhe)银河系进(jìn)行移动(dòng)，那(nà)么如(rú)果暗(àn)物质存在宇宙当中(zhōng)，这意(yì)味着我们(men)也在(zài)以这(zhè)样(yàng)的速度(dù)在穿越着(zhe)暗物质流(liú)，这个过程中(zhōng)会产生相应(yīng)的振荡，同时地球又以(yǐ)30公(gōng)里/秒的(de)速度围绕太阳(yáng)进行旋转。所以有半年(nián)的时间，地(dì)球围绕太阳的方向(xiàng)与太阳环绕银河系的方(fāng)向是(shì)一(yī)致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时(shí)候，地(dì)球与太阳的方向(xiàng)正(zhèng)好达(dá)到(dào)完全一致，这(zhè)是理论上地球穿越(yuè)暗(àn)物质流最快的(de)时段(duàn)。而在11月份，又恰好达到了最(zuì)慢值。尽管在实际的(de)情(qíng)况中，太阳系(xì)相对银(yín)河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不(bù)影响(xiǎng)这个理论的有效性。

因此科学家认为这(zhè)可以用来解释，研究人员们(men)所观测(cè)到的(de)周期性信(xìn)号。当然也可能有(yǒu)其他的情(qíng)况，造(zào)成(chéng)这种年(nián)度周期信号的差异也可能是(shì)温度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山上(shàng)的积雪，甚(shèn)至连(lián)意大(dà)利游(yóu)客的(de)数(shù)量也符合这个周期的规律。

所以，科学(xué)家们又在南半球(qiú)建立了一个几乎相同的实验室，这里的季节与之前的实验室正好相(xiāng)反，而在这里，地(dì)球穿过暗物质流的运(yùn)动(dòng)特征和(hé)第一个实验(yàn)室是一(yī)样的。

因此，如果在这里可以(yǐ)得(dé)到相同的信号，就可以成为暗物质所存在(zài)的非(fēi)常有力(lì)的证据了。但是由于这个实验室(shì)刚刚建成不久(jiǔ)，所以截至(zhì)目前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一(yī)台新的望远(yuǎn)镜，这台(tái)太空望(wàng)远镜叫做“南希格雷(léi)斯罗曼(màn)”，它的主镜(jìng)大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同(tóng)，但它的(de)宽视场仪器提供的视野(yě)是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关(guān)键的用途(tú)就(jiù)是(shì)探(tàn)索暗物质背后的奥秘，对于探测的结果(guǒ)，我们只能拭(shì)目以待了。费米实验室粒(lì)子天体物理中(zhōng)心(xīn)的(de)科(kē)学家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研究(jiū)发现(xiàn)，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的效应(yīng)，这种(zhǒng)暗物质效应，会支(zhī)持宇(yǔ)宙当中生命的(de)诞生，或者(zhě)说是生命进化的一个重要因素。

如果这一理论得到进一步的证(zhèng)实，那(nà)么遍(biàn)布宇宙当中的(de)暗物(wù)质会(huì)不会(huì)意味着人类并不(bù)孤单(dān)呢(ne)？或许在宇宙(zhòu)当中(zhōng)某(mǒu)个角落(luò)的行星上，暗物质正在通过这样的(de)效应(yīng)创造生命。当然，这些推论的大前(qián)提(tí)是要先找到(dào)暗物(wù)质存(cún)在的(de)实际证据。那么小(xiǎo)伙伴(bàn)们，你们(men)觉(jué)得暗物质(zhì)到(dào)底存不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的支(zhī)持是我(wǒ)更(gèng)新的动力！

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